Способ определения длины шага

 

Использование изобретение относится к измерению механических величин и может быть использовано для определения длины шага человека животных и шагающих механизмов Сущность цель достигается определением последовательных постановок конечности на опору по максимальному пиковому значению ускорения дистального сегмента конечности, а расстояние между постановками конечности на опору - путем определения составляющих ускорения для двух точек дистального сегмента конечности , расположенных на фиксированном расстоянии одна от другой и последовательного определения с помощью двойного интегрирования составляющих перемещения и угла поворота дистального сегмента конечности 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s А 61 В 5/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4785533/14 (22) 22.01,90 (46) 30.10.92. Бюл. N 40 (71) Белорусский государственный институт. физической культуры (72) Н.Б, Сотский, Н,П. Чеботарь, О.Н. Козловский и В.В. Клыгач (56) Чирсков А.В. Методика электрической регистрации отдельных элементов шага при ходьбе /Материалы И научной сессии ЦНИИПП, М, 1952, с. 49 — 5 2. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ ШАГА (57) Использование: изобретение относится к измерению механических величин и может

Изобретение относится к измерению механических величин и может быть использовано для определения длины шага человека, животных, а также шагающих механизмов, Известен способ измерения длины шага, предполагающий оборудование специальной дорожки, состоящей иэ нескольких слоев материала, фиксирующих отпечатки ног с последующим измерением длины шага, как расстояния между последующими отпечатками.

Недостатком данного способа является невозможность его применения в естественных условиях движения человека. Аналогичным недостатком обладает и способ измерения длины шага.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения длины шага, предполагающий использование дорожки, состоящей из поперечных металлических. Ж „, 1771691 А1 быть использовано для определения длины шага человека, животных и шагающих механизмов, Сущность: цель достигается определением последовательных постановок конечности на опору по максимальному пиковому значению ускорения дистального сегмента конечности, а расстояние между постановками конечности на опору — путем определения составляющих ускорения для двух точек дистального сегмента конечности, расположенных на фиксированном расстоянии одна от другой и последовательного определения с помощью двойного интегрирования составляющих перемещения и угла поворота дистального сегмента конечности. 1 ил. пластин, соединенных между собой через сопротивление. При этом на носке и на пятке шагающей ноги имеются контакты При реализации этого способа постановка конечности на опору определяется по замыканию контактов, а расстояние между положениями конечности во время шага— по изменению сопротивлечия замыкаемой цепи.

Цель изобретения — повышение достоверности определения длины шага путем обеспечения возможности проведения измерений в естественных условиях выполнения локомоторного акта.

Цель достигается определением последовательных постановок конечности н з опору по максимальному пиковому значению ускорения дистального сегмента конечности, а расстояния между постановками конечности на опору — путем определения составляющих ускорения для двух точек ди1771691

20

S= х +у

Х=- f Ja> dt

Y= Jaydt стального сегмента конечности, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга и последовательного определения с помощью двойного интегрирования составляющих перемещения и угла поворота дистального сегмента конечности.

Процесс осуществления способа иллюстрируется чертежом.

На чертеже 01 и Oz — точки, для которых измеряются составляющие ускорения датчиками, 01Х1 и 01Yt — направлефя измерения составляющих ускорения тачки 01, а

0zXz и 02У2 — направления измерения составляющих ускорения точки Oz, Х и Y — оси координат, совпадающие по ориентации с осями 01Х1 и 01У1 е момент постановки конечности на опору и сохраняющие постоянную ориентацию ва время совершения шагательного движения.

Направление измерения ускорения датчиками каждой пары поворачивается вместе с поворотом конечности, выполняющей шагательное движение, и для определения перемещения конечности необходимо знать проекции ускорений, измеряемых датчиками на оси координат X и Y: ах = ay< sin p+ ах, cos p

ay =-ах, sin p+ aye cos <р где ах — проекция ускорения точки 0 на ось

ОХ, à ay — проекция ускорения точки 01 на ось ОУ, р — угол поворота линии, соединяющей точки закрепления пар датчиков по отношению к ее положению в момент постановки конечности на опору, а, — ускорение, измеряемое датчиком о1х1, ау, — измеряемое датчиками о1у1.

Перемещение точки 0 е системе координат ХОУ может быть вычислено двойным интегрированием:

Определение угла р производится па разности перемещения точек 01 и Oz no составляющим ускорения о1х1 и ozxz. Эта разность обуславливается величиной угла поворота линии 0102 по отношению к положению е момент постановки конечности на опору.

Поскольку при повороте точки Oz по отношению к точке 01 направление измерения ускорения ozxz совпадает с касательной к окружности с центром в точке 01 и радиусам, равным расстоянию l между точками 0

ЗО

55 и Oz, угол поворота в радианах будет определяться па формуле где Л х = xz — х1, à xi — перемещение, полученное двойным интегрированием составляющей ускорения о1х1, а х2 — аналогичная величина для составляющей ozxz, Таким образом, определяя моменты постановки конечности на опору, измеряя составляющие ускорения для точек конечности 01 и 02, расположенных на фиксированном расстоянии и проведя двойное интегрирование ускорения между постановками конечности на опору, получаем перемещение точки 01, составляющее длину шага

Способ осуществляется следующим образом.

К конечности, совершающей шагательнае движение, прикрепляют две пары датчиков ускорения, причем точки закрепления этих пар (01 и 02) расположены на постоянном расстоянии друг от друга, Датчики, составляющие пару (О Х1 и 01У1, ÎzXz и Pz Yz) ориентированы так, что направления измерения ими ускорения расположены под прямым углом (т. е. OrX>!. 01У1 и OzXzl 02У2).

При этом направления измерения ускорения 01Х1 параллельны 02Х2, а 01Y> — соответственно 02У2, При постановке конечности на опору датчики ускорения реализуют импульс пикового характера, по Которому фиксируются моменты начала и окончания шага, при появлении пикового импульса начинают последовательное выполнение двойного интегрирования ускорений, измеряемых каждым датчиком (т, е, вычисление перемещений Х1 и Xz, У1 и Yz), вычисление разности перемещений точек

01 и 02 (Л Х), определение угла поворота конечности по отношению к ее положению в момент постановки на опору и тригонометрических функций (sin p u cos ф), вычисление по приведенным формулам перемещения конечности по вертикали и горизонтали и длины шага.

При повторной постановке конечности на опору, сопровождающейся появлением импульса пикового характера, происходит завершение вычислительных операций и начинается новый цикл измерения длины шага. Описанные операции могут быть осуществлены посредством аналоговой или

1771691

Составитель Н.Сотский

Редактор Т,Иванова Техред M.Моргентал Корректор А,Долинич

Заказ 3791 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 цифровой ЭВМ по известным программам и алгоритмам.

Формула изобретения

Способ определения длины шага, состоящий в определении последовательных 5 постановок конечности на опору и измерении расстояния между ними, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности определения длины шага путем проведения измерений в естественных 10 условиях выполнения локомоторного акта, последовательные постановки конечности на опору определяют по максимальному пиковому значению ускорения дистального сегмента конечности, а расстояние между постановками на опору — путем определения составляющих ускорения для двух точек дистального сегмента конечности, расположенных на фиксированном расстоянии одна от другой, и последовательного определения с помощью двойного интегрирования составляющих перемещения и угла поворота дистального сегмента конечности, определяют длину шага.